初始孔压非均布下一维地基砂垫层优化研究

针对吹填土地基水平排水砂垫层铺设深度优化问题,建立了初始孔压非均布下含砂垫层地基的一维固结模型,利用有限Fourier正弦变换法得出了超静孔压和地基整体平均固结度的解答并通过退化验证了解答的正确性。采用二分法分析了砂垫层的最优铺设深度随时间的演化规律,给出了砂垫层最优铺设深度与时间的关系图。研究表明:在固结初期,砂垫层宜放置在土中初始超静孔压较大的位置;在固结后期,砂垫层的最优设置深度为土体厚度的2/3(单面排水)或者1/2(双面排水)的位置。以预压地基平均固结度达到90%所需时间最短为例,当初始孔压倒三角形、正三角形与梯形分布时,单面排水条件下,应分别在0.52、0.72、0.62倍地基土深度处设置砂垫层;双面排水条件下,应分别在0.42、0.58、0.46倍地基土深度处设置砂垫层。最后通过算例分析了当地基土中砂垫层采用最优铺设深度时,与在中间位置铺设砂垫层、不设砂垫层的情况分别进行对比,当时间因子取0.09时,地基土平均固结度分别提高6%和54%。

连续排水边界条件下考虑自重的地基一维固结分析

基于连续排水边界条件,建立考虑自重的地基一维固结方程,利用有限正弦Fourier变换方法,给出了解析解,然后通过数值方法获得不排水对称面,分析了界面参数和自重系数对不排水对称面的影响。针对实际工程中水平排水砂垫层铺设位置的优化问题,通过建立考虑土体自重下的固结数学模型,运用半数值半解析方法获得了土体在不同时间因数下设置排水砂垫层的最优位置。分析了水平排水砂垫层设置位置对地基固结度的影响,并进一步给出不同土体界面参数下砂垫层最优铺设位置与时间的关系图。结果表明:考虑土体自重的不排水对称面随时间变化,自重系数越大,不排水对称面越靠近土体底部;最优砂垫层铺设位置是随时间不断变化的。最后,通过一个算例表明考虑优化砂垫层对于固结时间效率的提高具有明显效果。

山区机场高填方边坡桩–锚–加筋土组合结构协同工作性能优化研究

山区机场高填方边坡的变形失稳是目前机场研究的热点和难点,特别是边坡治理联合支挡结构的协同变形工作机能是当下尚未解决的难题之一。以攀枝花机场12~#高填方为例,基于原设计锚索–抗滑桩–加筋土挡墙治理方案,运用BIM技术进行模型设计,达成三维可视化分析。以后排桩顶部增设垫层优化为研究对象,结合有限元计算,开展试验研究,对比分析垫层对控制填土内部塑性协同变形发展及综合支护体系的影响。研究表明:(1)将勘察数据等场地基本岩土工程参数和信息概化整合进BIM模型,不仅实现地质勘查最可能的接近现场实际,确保地层参数的科学性和准确性,而且有效解决了任意断面剖切设计计算的困扰,达成了复杂条件下空间碰撞检测的效果。(2)因后排抗滑桩与填土刚度不匹配,导致高填方情况下在填土内部形成从桩顶延伸至坡面的塑性剪切带,影响填土内部的稳定性、出现沉降差异,而垫层优化设计很好地解决了变形不协同的难题。(3)垫层对体系的影响主要体现在抗滑桩的性能发挥上,前排桩对垫层的整体响应更加敏感,设计宜鼓励增设垫层,强化后排桩剪力设计。(4)随着填土填筑高度的增加,加筋土部分表现外部稳定性问题,非加筋土表现为沉降问题,后排桩的存在加剧了坡体的外部变形可能性,刚度不匹配问题成为焦点。